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Retrofit in der Industrie - wenn neue Sensoren alte Maschinen digital upgraden - pragmatic industries

Retrofit in der Industrie – wenn neue Sensoren alte Maschinen digital upgraden

April 02, 2020 | in Industrie 4.0 | von Volker Emmert

Ähnlich wie bei jedem Lebewesen kann man die Sensorik einer Maschine mit gutem Recht als ihr Sinnesorgan bezeichnen. Durch die Sensorik erfährt die Maschine ihre Umwelt. Erst durch ihren Input ist es möglich entsprechend der Gegebenheiten fundierte und aufgeklärte Entscheidungen zu treffen, sowohl als Mensch als auch als Programmierer eines Maschinenprozesses. Der Sensor stellt das Bindeglied zwischen der analogen Welt und ihrer digitalen Repräsentation dar. So sind die vom Sensor erfassten Werte eine grundlegende Voraussetzung für alle internen Abläufe und Steuerung einer Maschine.

Die Bedeutung von Retrofit in der Industrie 4.0

Im Zuge der Digitalisierung und Industrie 4.0 stellt sich häufig die Frage wie mit bestehenden Maschinen umgegangen werden soll. Der Wille zum Umdenken und die Motivation den Weg in die digitale Zukunft zu beschreiten ist vorhanden. Doch ist der Maschinenpark aus einer Zeit als das heutige Ausmaß der Digitalisierung noch nicht absehbar war. Digitale Schnittstellen zur externen Verarbeitung sind daher nur eingeschränkt oder gar nicht vorhanden. Bei einer Lebensdauer von Maschinen im Bereich von Jahrzehnten ist dieses Problem in jeder Branche allgegenwärtig.

Wer Teil des digitalen Wandels sein will, die Vorteile von erhöhter Produktivität und Rentabilität nutzen möchte, sieht sich der Herausforderung gegenüber zu entscheiden, was mit vorhandenen Maschinen geschieht. Dabei liegt die Entscheidung zwischen einem vorzeitigen Ausmustern der Maschinen oder alternativ diese Maschinen umzurüsten bzw. upzugraden mit zusätzlicher Sensorik. Diese Alternative wird als Retrofitting bezeichnet.

Die Herausforderungen beim Retrofitting

Die grundsätzliche Problematik liegt hierbei in dem unterschiedlichen Naturell der aufeinander prallenden Technologien. Die idealerweise möglichst lange Lebensdauer im Maschinenbau auf der einen Seite, und die schnelllebige und dynamische Softwareentwicklung auf der anderen Seite. Hardware in ihrer festen Form ist nur bedingt variabel, während Software sich jederzeit an neue Anforderungen anpassen lässt. Auch gilt es hier nicht nur unterschiedliche Produkte, sondern auch Mentalitäten zusammen zu bringen. Für ein wirtschaftlich sinnvolles Agieren muss gerade im Mittelstand der Blick über den Tellerrand genutzt werden. Damit zusätzliche externe Kompetenzen eingebunden und Synergien gebildet werden können.

Aus alt mach “neu” – die Vorteile von Retrofitting sind weitreichend

Retrofitting bedeutet also die Umrüstung des bestehenden Maschinenparks mit zusätzlicher Sensorik. Unter Berücksichtigung dieser Aspekte wird sich das Retrofitting oftmals als die kostengünstigere und nicht zuletzt ökologischere Variante herausstellen. Zunächst sollten die Ziele einer solchen Maßnahme erfasst und klar definiert werden. Möglich ist beispielsweise eine Verlängerung der Lebensdauer einer Maschine durch vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance). Werden Health-Daten wie Vibrationen, Stromverbrauch, Temperatur oder Feuchtigkeit erfasst, können anbahnende Probleme oder Fehler vorzeitig erkannt und dadurch potentielle Ausfälle verhindert werden. Durch eine Verringerung der Standzeit aufgrund von Wartungen und eine längere mögliche Gesamtnutzungsdauer wird eine langfristige Kostensenkung erreicht.

Anders gestaltet sich die Optimierung von Produktionsabläufen. Das Ziel hierbei ist unter anderem eine Reduzierung von Zykluszeiten oder des Verbrauchsmaterials. Dies lässt sich durch zeitliche Erfassung einzelner Zyklusschritte, Abläufen in der Produktionskette oder eine Messung von Füllständen erreichen.

Was sollte beim Retrofitting beachtet werden?

Bei der konkreten technischen Umsetzung des Retrofits von neuen Sensoren muss der Blick vor allem auf die bereits gegebene Infrastruktur gerichtet werden.

  • Wird ein komplett neues System aufgebaut, oder soll die Sensorik in ein bestehendes System integriert werden?
  • Wie sehen eventuell bereits vorhandene digitale Schnittstellen aus?

Eine Vernetzung setzt kompatible Protokolle bzw. Kommunikationswege voraus. Hierbei müssen unter Umständen die Geräte verschiedener Hersteller verbunden werden, was einen erhöhten Integrationsaufwand bedeuten kann. Auch die physische Vernetzung muss beachtet werden. So gibt es Sensoren mit integrierter drahtloser Schnittstelle, und andererseits Sensoren, die kabelgebunden sind.

Darüber hinaus müssen auch die Bedingungen der Produktionsstätte im Hinblick auf Bauweise und Umwelteinflüsse bei dieser Wahl berücksichtigt werden. Einen zusätzlichen Kostenpunkt stellen proprietäre Schnittstellen dar, die herstellerspezifische Interfaces zur Vernetzung erforderlich machen.

Wir unterstützen Sie auf Ihrem Weg in die Industrie 4.0

Bei all diesen Fragen kann Ihnen die pragmatic industries GmbH als Spezialist für Digitalisierung und Industrie 4.0 mit großer Erfahrung helfen im digitalen Dickicht einen gangbaren Weg zu beschreiten. Ob Maschinenbauer oder produzierendes Unternehmen, wir können Ihnen mit unserer Expertise bei der Umsetzung dieses wichtigen Wandels zur Seite stehen. So sollte ein geringer Automatisierungs- bzw. Digitalisierungsgrad nicht als Hindernis, sondern unter Ausschöpfung von transformativen Kapazitäten als Chance aufgefasst werden!

Wer hats geschrieben?

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Volker Emmert ist Ingenieur für Elektrotechnik und arbeitet bei der pragmatic industries GmbH sowohl in der Hardware- als auch der Softwareentwicklung. Er ist dadurch bestens vertraut mit den Untiefen die einem im Fahrwasser der Digitalisierung begegnen und weiß sie gekonnt zu umschiffen.

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